SHINING 3D FreeScan Trak ProW – безжичен метрологичен 3D скенер с VPG

Ключови предимства

• Точност 0,023 mm за индустриална метрология, контрол на качеството и реверсивно инженерство.
• Скорост до 5 500 000 точки/сек. за ефективно заснемане на големи повърхности и сложна геометрия.
• Тракинг до 8,6 m и еднопозиционен тракинг обем до 206,7 m³.
• Динамично проследяване на TE25W от FreeTrak W без необходимост от ръчно поставяне на маркери върху детайла при стандартния Trak работен процес.
• Три лазерни конфигурации: 50 линии за високоскоростно заснемане, 7 паралелни линии за детайлна геометрия и 1 линия за дълбоки отвори и джобове.
• Безжичен и кабелен режим, интегрирана Video Photogrammetry (VPG) и съвместимост с опционалната серия FreeProbe.

Индустриална 3D метрология без компромис с работния обхват

SHINING 3D FreeScan Trak ProW е система за динамично оптично проследяване и лазерно 3D сканиране, създадена за измерване на средни, големи и много големи обекти. Архитектурата комбинира оптичния тракер FreeTrak W с ръчния лазерен скенер TE25W. Тракерът следи пространствената позиция на скенера в реално време, което позволява операторът да се движи около детайла, без позиционирането да зависи от последователно разпознаване на маркери, поставени върху самата измервана повърхност.

Това е съществена разлика при работа с автомобилни каросерии, производствено оборудване, големи отливки, машинни компоненти, форми, инструменти и конструкции, върху които поставянето на множество самозалепващи маркери е нежелано или просто неефективно. Вместо голяма част от времето да се изразходва за подготовка на повърхността, измервателният процес може да започне непосредствено след позициониране, свързване и проверка на системата.

Максималната дистанция на тракинг достига 8,6 m, а еднопозиционният тракинг обем достига 206,7 m³. Практическата полза не е само възможността да се работи от по-голямо разстояние. По-големият обхват намалява необходимостта от често преместване на тракера при измерване на мащабни обекти. Това опростява поддържането на обща координатна система и прави процеса по-предсказуем при инспекция на големи детайли.

FreeScan Trak ProW е особено силен там, където трябва да се съчетаят висока скорост на събиране на данни, метрологична точност и свобода на движение. Системата е подходяща както за измервателно помещение, така и за работа директно около производствено оборудване, големи сглобени конструкции и обекти, които не могат практически да бъдат преместени до стационарна измервателна машина.

Точност, обемна точност и три режима на лазерно сканиране

Точността на FreeScan Trak ProW е 0,023 mm. При метрологията на големи детайли обаче точността в една локална зона не е достатъчна характеристика. С увеличаване на измервателния обем значение придобива обемната точност, защото тя описва поведението на цялата система в пространството.

Обемната точност е 0,046 mm при 15,6 m³, 0,063 mm при 45 m³, 0,088 mm при 76 m³ и 0,127 mm при 128 m³. Тези стойности позволяват правилна оценка на системата още преди започване на проект: изискванията към малък детайл и към голяма конструкция не трябва да се разглеждат по един и същ начин.

За разширени измервателни обеми FreeScan Trak ProW разполага с интегрирана Video Photogrammetry (VPG). При този режим обемната точност е 0,044 + 0,012 mm/m. VPG използва видеофотограметричен процес и калибрационен еталон за изграждане и проверка на пространствената референция. Системата не изисква кодирани маркери за този процес, което намалява подготовката при големи обекти.

TE25W използва три конфигурации на лазерните линии, защото една и съща оптика не е оптимална за всяка геометрия. Режимът с 50 лазерни линии е изборът за бързо покриване на големи площи. Когато приоритет са малки геометрични особености и по-фина локална информация, се използват 7 паралелни лазерни линии. За дълбоки отвори, тесни канали и джобове е наличен режим с 1 лазерна линия, допълнен от функция за оптимизация на дълбоки отвори.

Разстоянието между точките може да се задава в диапазона 0,01–10 mm. Най-малката стойност не трябва автоматично да се приема като правилна за всеки проект. При голяма гладка повърхност прекалено гъстите данни увеличават размера на проекта и изчислителното натоварване без пропорционална полза. По-висока плътност е оправдана локално там, където трябва да се възпроизведат малки радиуси, ръбове, отвори или други функционални особености.

Скорост, безжичен работен процес и контрол върху данните

Максималната скорост от 5 500 000 точки/сек. поставя FreeScan Trak ProW в категорията на системите, ориентирани към висока производителност при голяма геометрия. Скоростта е особено важна при автомобилни панели, каросерии, големи приспособления, отливки и индустриални конструкции, защото операторът трябва да покрие значителна площ, без измервателният цикъл да се превръща в тесен участък на производствения процес.

Системата може да работи безжично и кабелно. Безжичната конфигурация освобождава оператора от кабели между основните компоненти по време на движение около обекта и поддържа работа с мобилно захранване. За ситуации, в които се предпочита физическа комуникационна връзка, е наличен и кабелен режим с оптична връзка.

Работният процес е структуриран така, че качеството на данните да се контролира още по време на заснемането, а не едва след приключване на проекта. FreeScan Trak Software позволява настройка на режима, типа повърхност, яркостта и плътността на данните, както и визуална проверка на покритието. Intelligent Resolution може автоматично да увеличава плътността на мрежата в участъци с по-голяма кривина, което е полезно при детайли, комбиниращи широки равни повърхности с локални геометрични особености.

AI Feature Recognition е предназначен за разпознаване на геометрични елементи като кръгли отвори, правоъгълни отвори и канали. При контрол на ламаринени компоненти това дава по-директен път от заснемането към измерването на функционални характеристики.

Практическият работен процес включва:

1. Стабилно позициониране на FreeTrak W с добра видимост към планираната измервателна зона.
2. Свързване на системата и проверка на състоянието на компонентите.
3. Калибрация преди първоначална работа или когато системата изисква нова проверка.
4. Избор на лазерен режим и подходящо разстояние между точките.
5. Настройване на яркостта и режима според оптичните свойства на повърхността.
6. 3D сканиране с наблюдение на покритието и тракинга в реално време.
7. Почистване, оптимизиране и генериране на полигонална мрежа.
8. Експорт или прехвърляне към среда за инспекция и реверсивно инженерство.

Софтуер, файлови формати и интеграция в метрологичен процес

FreeScan Trak Software покрива основните етапи от заснемането до подготовката на измервателните данни. След 3D сканиране могат да се извършват редактиране, премахване на нежелани части от данните, оптимизиране на мрежата, изглаждане, опростяване и запълване на отвори. Това позволява суровите данни да бъдат подготвени спрямо следващата операция, вместо да се експортира ненужно тежък модел.

Поддържаните формати включват ASC за оптимизиран облак от точки и STL, PLY, OBJ и 3MF за полигонална мрежа. За глобални маркери се използват и P3, ASC и TXT. STL, OBJ и PLY осигуряват практична съвместимост с широк спектър от CAD, инспекционни и приложения за реверсивно инженерство.

FreeScan Trak ProW се вписва директно в професионални работни среди с SHINING3D Inspect, EXModel Pro, BlueStar Mapping, PolyWorks, Geomagic Control X и Geomagic Design X. Това позволява сканираната геометрия да продължи към сравнение с номинален CAD модел, анализ на отклонения, реконструкция на повърхности или създаване на нов конструктивен модел.

При работа с опционален FreeProbe могат да се добавят контактни измервания на точки и геометрични елементи, които не са удобни за оптично заснемане. Това е особено полезно при скрити места, дълбоки геометрични характеристики или задачи, при които конкретна точка трябва да бъде измерена директно, без да се изгражда цяла полигонална повърхност.

За FreeScan Trak ProW се препоръчва Windows 11 Professional 22H2 64-bit, процесор Intel Core i7-13700H или по-висок клас, NVIDIA GeForce RTX 4060 Laptop GPU или по-висок клас, минимум 8 GB VRAM, 64 GB DDR5 RAM в двуканална конфигурация и USB 3.0. При големи проекти оперативната памет и производителността на видеокартата имат пряко значение за количеството данни, което може да се обработва комфортно.

Дизайн, ергономия и професионални приложения

TE25W тежи 1,4 kg, което е важно при продължително движение около голям детайл. FreeTrak W е с тегло 10,6 kg и работи като стационарната пространствена референция на системата. Интегрираният дисплей на тракера предоставя оперативна информация за състоянието на работния процес и улеснява контрола директно на работното място.

Големият обхват има практическа стойност в няколко професионални сценария:

• Автомобилна индустрия: контрол на каросерийни панели, body-in-white конструкции, батерийни тави и големи ламаринени компоненти с по-малко предварителна подготовка.
• Реверсивно инженерство: дигитализация на физически детайли без наличен или актуален CAD модел и създаване на надеждна геометрична основа за реконструкция.
• Инструментална екипировка: контрол на форми, матрици, приспособления и производствени инструменти с възможност за сравнение спрямо номинална геометрия.
• Тежко машиностроене: заснемане на големи отливки, заварени конструкции и машинни компоненти директно в производствената среда.
• Енергетика: дигитализация на мащабни компоненти и повърхности, при които преместването на обекта до стационарна измервателна система не е практично.
• Контрол на труднодостъпни характеристики: комбиниране на оптично 3D сканиране с опционален FreeProbe за точки и геометрични елементи извън удобната оптична видимост.

Ограничения, калибрация и добри практики

FreeScan Trak ProW е оптична тракинг система и качеството на работния процес зависи от видимостта между FreeTrak W и проследявания TE25W. Тракерът трябва да бъде позициониран така, че операторът да може да достигне критичните повърхности, без скенерът да остава продължително извън зрителното поле. При сложни конструкции позицията на тракера трябва да бъде част от планирането на измерването, а не решение, оставено за момента на сканиране.

Тъмните и силно отразяващи повърхности изискват правилен режим и контрол на яркостта. Софтуерът разполага със специализирана настройка за черни и отразяващи обекти. При прозрачни и силно огледални материали физичните ограничения на оптичното заснемане остават валидни и трябва да се направи проба върху представителна зона. Ако технологичният процес позволява, временно матиране със специализиран спрей може да подобри оптичния контраст.

При работа на открито трябва да се избягва силно директно слънчево осветяване на измерваната зона. Интензивната околна светлина може да увеличи оптичния шум и да влоши покритието. Позиционирането на обекта в сянка или контролирането на осветлението е по-надежден подход за метрологична задача.

Калибрацията е задължителна част от измервателния процес. При първо стартиране системата изисква калибрация, а софтуерът следи кога е извършена последната процедура. След продължителен период без калибрация се генерира напомняне за нова проверка. При промяна на измервателната среда, транспорт на системата или съмнение за отклонение калибрацията трябва да бъде извършена преди критична инспекция.